本發(fā)明涉及大型分體冷卻變壓器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法。
背景技術(shù)：
：由于城區(qū)的用電負荷快速增加，城區(qū)內(nèi)變電站的建設(shè)數(shù)量隨之增長。綜合考慮土地占用面積及城市環(huán)境協(xié)調(diào)等問題，在北京、上海等大型都市的新建110kv級以上變電站中地下變電站及戶內(nèi)變電站的比例越來越大。由于空間限制和電力設(shè)備散熱需求，地下變及戶內(nèi)變的變壓器的冷卻系統(tǒng)往往采用與變壓器本體分體設(shè)計的方式。目前國內(nèi)外，并未見到針對分體冷卻變壓器的冷卻效能評價技術(shù)體系研究。目前國內(nèi)外眾多科研單位已經(jīng)建立了對電力設(shè)備狀態(tài)評價的技術(shù)體系，但是關(guān)注點仍然是分體冷卻變壓器的運行狀態(tài)，對于分體冷卻系統(tǒng)這一近年來逐步增多的輔助設(shè)備并無成熟的評價體系。分體冷卻變壓器冷卻方式及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，冷卻方式包括：根據(jù)變壓器內(nèi)部油循環(huán)方式不同，油浸式變壓器可分為自然循環(huán)式、強迫循環(huán)式和強油導(dǎo)向式；根據(jù)外部散熱器冷卻方式不同，可分為自然風(fēng)冷、強迫風(fēng)冷和強迫水冷等。冷卻系統(tǒng)中其具體設(shè)備包括：水冷卻器、循環(huán)水泵、冷卻塔、熱交換器、循環(huán)油泵、散熱片等。由于其結(jié)構(gòu)和冷卻方式的復(fù)雜性，在冷卻系統(tǒng)的缺陷分類及冷卻的模擬計算方面，其復(fù)雜性不言而喻。因此對分體冷卻系統(tǒng)的效能評價的研究難度較大，同時由于分體冷卻系統(tǒng)作為變壓器的關(guān)鍵輔助設(shè)備，直接影響變壓器的安全可靠運行，其效能評價也顯得尤為重要。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法，基于變壓器分體冷卻系統(tǒng)的熱學(xué)仿真計算模型、設(shè)備運維分析模型，采用裝備研究中國際上常用的adc法(availabilitydependabilitycapacity)，建立系統(tǒng)的效能研究體系，實現(xiàn)分體冷卻系統(tǒng)效能的評價。獲得在特定的時間和條件下，變壓器冷卻系統(tǒng)完成特定冷卻功能的能力和質(zhì)量。為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法，其特征是，包含以下步驟：s1、運用adc法建立變壓器分體冷卻系統(tǒng)的可用性矩陣、可信性矩陣，以分別得到可用因數(shù)a和可信因數(shù)d；s2、運用adc法，通過建立多層次的能力向量建立變壓器分體冷卻系統(tǒng)的能力矩陣，并利用層次分析法求解能力因數(shù)c；s3、運用e＝adc計算得到變壓器分體冷卻系統(tǒng)的效能。上述的變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法，其中：所述步驟s1中的可用因數(shù)為a：a＝[a1，a2]a2＝1-a1式中，a1為分體冷卻系統(tǒng)處于可用狀態(tài)的概率；a2為分體冷卻系統(tǒng)處于不可用狀態(tài)的概率；mtbf為分體冷卻系統(tǒng)平均故障間隔時間，即相鄰兩次故障間平均工作時間，表示為ti為分體冷卻系統(tǒng)發(fā)生在第i次故障之前的工作時間，n為故障間隔時間數(shù)；mttr為分體冷卻系統(tǒng)平均故障修復(fù)時間，指出現(xiàn)故障到恢復(fù)正常工作所需時間的平均值，表示為其中δti為第i次故障的修復(fù)時間，n為故障次數(shù)。上述的變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法，其中：所述步驟s1中的可信因數(shù)為d：式中，d11、d12分別為分體冷卻系統(tǒng)處于可用狀態(tài)，而后處于可用和不可用狀態(tài)的概率：d21、d22分別為分體冷卻系統(tǒng)處于不可用狀態(tài)，維修而后處于可用和不可用狀態(tài)的概率。上述的變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法，其中，所述的步驟s2具體包含：s21、將影響分體冷卻系統(tǒng)能力的因素向量分為多個準則指標：運行指標、先進性指標、使用規(guī)則指標以及冷卻效果指標；其中，運行指標包括設(shè)備故障指標、裝備缺陷指標、組部件老化指標；其中，先進性指標包括冷卻方式指標和冷卻原理指標；其中，使用規(guī)則指標包括系統(tǒng)開機組數(shù)指標、輔助散熱方法指標；其中，冷卻效果指標包括變壓器頂層油溫升指標、變壓器熱點溫升指標；s22、根據(jù)每個準則指標中各個指標的權(quán)重，綜合得到能力因素。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：該評價計算方法可大大提高冷卻系統(tǒng)的運維、改造有效性；該方法基于分體冷卻系統(tǒng)的四個維度數(shù)據(jù)進行計算，數(shù)據(jù)皆能夠從運行數(shù)據(jù)獲取，獲取容易；對于適用各類分體冷卻系統(tǒng)沒有特殊要求，便于推廣使用。附圖說明圖1為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為本發(fā)明的實施例中的分體冷卻系統(tǒng)能力遞接層次結(jié)構(gòu)。具體實施方式以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。adc法是評價裝備效能的經(jīng)典模型，此模型根據(jù)可用性(availability)、可信性(dependability)和能力(capacity)來評價裝備效能(effectiveness)，這三大要素可以組合成一個表示裝備系統(tǒng)總性能的單一效能度量，其函數(shù)表達式為e＝adc(1)如圖1，本發(fā)明提出了一種變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價方法，其包含以下步驟：s1、運用adc法建立變壓器分體冷卻系統(tǒng)的可用性矩陣、可信性矩陣，以分別得到可用因數(shù)a和可信因數(shù)d；s2、運用adc法，通過建立多層次的能力向量建立變壓器分體冷卻系統(tǒng)的能力矩陣，并利用層次分析法求解能力因數(shù)c；s3、運用e＝adc計算得到變壓器分體冷卻系統(tǒng)的效能?？捎眯詀是指分體冷卻系統(tǒng)處于某一狀態(tài)的概率，與分體冷卻系統(tǒng)自身的可靠性、維修性有關(guān)。分體冷卻系統(tǒng)只有可用和不可用兩種狀態(tài)，因此所述步驟s1中的可用因數(shù)為a：a＝[a1，a2](2)a2＝1-a1(4)式中，a1為分體冷卻系統(tǒng)處于可用狀態(tài)的概率；a2為分體冷卻系統(tǒng)處于不可用狀態(tài)的概率；mtbf為分體冷卻系統(tǒng)平均故障間隔時間，即相鄰兩次故障間平均工作時間，表示為ti為分體冷卻系統(tǒng)發(fā)生在第i次故障之前的工作時間，n為故障間隔時間數(shù)；mttr為分體冷卻系統(tǒng)平均故障修復(fù)時間，指出現(xiàn)故障到恢復(fù)正常工作所需時間的平均值，表示為其中δti為第i次故障的修復(fù)時間，n為故障次數(shù)。可信性d為可信性矩陣，表示分體冷卻系統(tǒng)在已知狀態(tài)下進入運行，過程中分體冷卻系統(tǒng)在某時刻處于某狀態(tài)的度量，這個度量可以完成相關(guān)狀態(tài)的概率。分體冷卻系統(tǒng)的可信度取決于可維修性、可靠性等因素。由于分體冷卻系統(tǒng)只有可用和不可用兩種狀態(tài)，因此所述步驟s1中的可信因數(shù)為d：式中，d11、d12分別為分體冷卻系統(tǒng)處于可用狀態(tài)，而后處于可用和不可用狀態(tài)的概率：d21、d22分別為分體冷卻系統(tǒng)處于不可用狀態(tài)，維修而后處于可用和不可用狀態(tài)的概率。對于分體冷卻系統(tǒng)而言，開始投運時處于不可用狀態(tài)的，分體冷卻系統(tǒng)在運行時是不予維修的，因此：能力c做為分體冷卻系統(tǒng)所處狀態(tài)已知的情況下，完成某種特定工作任務(wù)的度量，這種能力由分體冷卻系統(tǒng)的多種性能集中體現(xiàn)出來，因此能力矩陣應(yīng)該以特定的問題為依據(jù)。分體冷卻系統(tǒng)的任務(wù)是完成變壓器本體的散熱工作，其能力主要體現(xiàn)在適應(yīng)性能力、可靠性能、適應(yīng)規(guī)則能力等。能力是評價分體冷卻系統(tǒng)效能的核心，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多且不易統(tǒng)一量化，需要采用專家評價法確定能力矩陣。本發(fā)明通過建立多層次的能力向量，利用層次分析法求解。所述的步驟s2具體包含：s21、將影響分體冷卻系統(tǒng)能力的因素向量分為多個準則指標，如圖2所示：運行指標p1、先進性指標p2、使用規(guī)則指標p3以及冷卻效果指標p4；其中，運行指標包括設(shè)備故障指標q13、裝備缺陷指標q11、組部件老化指標q12；其中，先進性指標包括冷卻方式指標q21和冷卻原理指標q22；冷卻方式有自然循環(huán)式、強迫循環(huán)式和強油導(dǎo)向式，冷卻原理有水冷、油冷、自冷；其中，使用規(guī)則指標包括系統(tǒng)開機組數(shù)指標q31、輔助散熱方法指標q32；其中，冷卻效果指標包括變壓器頂層油溫升指標q41、變壓器熱點溫升指標q42；s22、根據(jù)每個準則指標中各個指標的權(quán)重，綜合得到能力因素。具體的，q對p構(gòu)成的判斷矩陣分別為：q1對p1構(gòu)成的判斷矩陣為：各指標權(quán)重為(0.2308，0.0769，0.6923)，一致性比例cr＝0＜0.1；q2對p2構(gòu)成的判斷矩陣為各指標權(quán)重為(0.5,0.5)一致性比例cr＝0＜0.1；q3對p3構(gòu)成的判斷矩陣為各指標權(quán)重為(0.75，0.25)一致性比例cr＝0＜0.1；q4對p4構(gòu)成的判斷矩陣為：各指標權(quán)重為(0.5833，0.4167)，一致性比例cr＝0＜0.1；指標層權(quán)重及一致性檢驗結(jié)果見表1，各層指標權(quán)重及指標層綜合權(quán)重見表2：表1指標層權(quán)重及一致性檢驗結(jié)果表2各層指標權(quán)重及指標層綜合權(quán)重實施例一以一臺220kv油/水二級冷卻分體式變壓器為例，說明該效能研究體系的計算方法。此分體冷卻變壓器系統(tǒng)已運行13年，分體冷卻系統(tǒng)缺陷隨著運行逐漸增多，設(shè)備在運行過程中也出現(xiàn)過組部件運行故障，其評價相關(guān)的具體參數(shù)見表。同時該油/油循環(huán)分體式變壓器冷卻系統(tǒng)平均故障時間間隔為300天，平均故障修復(fù)時間為2天。可用度因數(shù)a：由式(3)式(4)可得：a2＝1-a1＝0.007根據(jù)a1，a2建立a矩陣?？尚哦龋河墒?6)可得:d11＝0.99,d12＝0.01。采用專家調(diào)查法和經(jīng)驗法對該臺分體變壓器的冷卻系統(tǒng)各項指標進性綜合評價，評價結(jié)果如表3所示：表3各項指標評價結(jié)果q11q12q13q21q22q31q32q41q420.800.760.260.900.850.720.320.810.88根據(jù)各品質(zhì)因數(shù)的綜合權(quán)重，獲得能力因數(shù)0.7381，可得效能：如將此設(shè)備故障時間間隔提高到900天，維修時間降低為1天，且為該設(shè)備增加輔助散熱裝置，其他參數(shù)不變的情況下，q13將提高為0.88，q32的專家評分將提高到0.92，重新進行效能計算得：可見,降低分體冷卻系統(tǒng)設(shè)備故障率，提高設(shè)備維修效率，增加輔助冷卻裝置后，分體冷卻裝置的效能將提高26％，增強了分體冷卻系統(tǒng)的能力發(fā)揮。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。當前第1頁12